JP2001254077A - 土壌改良剤及び土壌改良方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 取り扱いが容易で、かつ土壌への分散性の良
い土壌改良剤の提供。 【解決手段】 イオン性高分子分散剤を共存させたアニ
オン性水溶性高分子の水系媒体中分散液からなる含水土
壌の固化処理剤。上記分散剤は、カチオン性あるいはア
ニオン性高分子のいずれも使用可能である。上記固化処
理剤は、（メタ）アクリル酸５〜１００モル％とアクリ
ルアミド０〜９５モル％との単量体混合物をイオン性高
分子分散剤共存下の塩水溶液中で分散重合させて得ら
れ、肥料成分を含有してもよい。上記固化処理剤を耕地
に散布、あるいは法面吹き付け用植物育成基盤に添加す
ることを特徴とする土壌改良方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土壌改良剤に関す
るものであり、詳しくは、土壌中への分散性が非常に良
いイオン性高分子分散剤を共存させたアニオン性水溶性
高分子の水系媒体中分散液からなる土壌改良剤に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６０−１８５９００号公報には、
単量体を溶解し生成重合体を溶解しない塩水溶液中で
（メタ）アクリル酸／アクリルアミド共重合体分散液を
得る方法が開示されているが、この分散液を構成する重
合体粒子は、液ｐＨを７以上にしなければ溶解しない。
また、特開平１１−３３５６６２は、この分散液を土壌
団粒化剤として応用することを開示している。さらに、
特開昭６２−２０５１１に記載されている（メタ）アク
リル酸／アクリルアミド共重合体分散液は、水可溶性で
あるため希釈液あるいは原液を土壌中に添加しただけで
も、非常に増粘したものとなる。油中水型の場合は、転
相剤を含有しないで混合時の分散、溶解、増粘をおさえ
る方法も提案されている（特開平９−２９８９５０号公
報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、取り
扱いが容易で、かつ土壌への分散性の良い土壌改良剤を
提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため鋭意検討を行った結果、特定の形態を有し
溶解液の粘性が非常に低い高分子分散液からなるアニオ
ン性水溶性重合体を用いることにより課題を達成できる
ことがわかり、本発明に到達した。すなわち本発明の請
求項１の発明は、イオン性高分子分散剤を共存させたア
ニオン性水溶性高分子の水系媒体中分散液からなる土壌
改良剤である。

【０００５】請求項２の発明は、アニオン性水溶性高分
子が（メタ）アクリル酸を含有する単量体の共重合物で
あることを特徴とする請求項１に記載の土壌改良剤であ
る。

【０００６】請求項３の発明は、アニオン性水溶性高分
子が（メタ）アクリル酸５〜１００モル％とアクリルア
ミド０〜９５モル％との単量体混合物をイオン性高分子
分散剤共存下の塩水溶液中で分散重合させた高分子分散
液からなることを特徴とする請求項１あるいは２に記載
の土壌改良剤である。

【０００７】請求項４の発明は、イオン性高分子分散剤
がカチオン性であることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかに記載の土壌改良剤である。

【０００８】請求項５の発明は、イオン性高分子分散剤
がアニオン性であることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかに記載の土壌改良剤である。

【０００９】請求項６の発明は、イオン性高分子分散剤
のイオン当量が１．５〜１５ｍｅｑ／ｇであることを特
徴とする請求項１〜５に記載の土壌改良剤である。

【００１０】請求項７の発明は、肥料成分を含有するこ
とを特徴とする請求項１〜６に記載の土壌改良剤であ
る。

【００１１】請求項８の発明は、耕地に散布することを
特徴とする請求項１〜６に記載の土壌改良方法である。

【００１２】請求項９の発明は、法面吹き付け用の植物
育成基盤に添加することを特徴とする請求項１〜６に記
載の土壌改良方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明で使用するアニオン性水溶
性高分子は、原料として使用する（メタ）アクリル酸の
１０〜２０モル％を中和し、アクリルアミド２−メチル
プロパンスルホン酸及び／またはその塩の（共）重合体
などの共存下、攪拌しながら重合することにより製造で
きる。カチオン性水溶性高分子を重合する場合は、単量
体水溶液温度を３０〜３５℃に設定し、溶液濃度２０〜
３５重量％で、２、２−アゾビス［２−（５−メチル−
２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ニ塩化水素化
物などを体単量体当たり５０〜１５０ｐｐｍ添加し、重
合を開始することができる。しかし、（メタ）アクリル
酸／アクリルアミドの場合、この条件で開始させると重
合の制御は難しく、急激な温度上昇や重合液の塊状化な
どが起きて、高重合度で安定な分散液は生成しない。そ
のため本発明では、開始温度を５〜３５℃、好ましくは
１０〜３０℃に設定し、低温でも開始可能なレドックス
系開始剤を使用する。この開始剤の添加量は、対単量体
当たり５〜３０ｐｐｍ、好ましくは５〜１５ｐｐｍ添加
する。通常単量体濃度が低い場合、この開始剤添加量と
温度では、重合は開始しない。しかし、本発明では、塩
水溶液中の分散重合法を用いるので単量体濃度は２０〜
３５重量％であり、比較的高濃度のため開始するものと
推定される。しかし、添加量レベルが低いため一度の添
加では、重合率がきわめて低くなる。そのため数度に分
けて添加する。添加回数としては、３〜６回、好ましく
は３〜５回である。レドックス系開始剤としては、酸化
性物質と還元性物質を組み合わせる。酸化性物質の例と
しては、ペルオクソニ硫酸アンモニウム、ペルオクソニ
硫酸カリウム、過酸化水素などであり、還元性物質の例
としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、
硫酸第一鉄、チオ硫酸ナトリウム、シュウ酸ナトリウ
ム、トリエタノ−ルアミンあるいはテトラメチルエチレ
ンジアミンなどであるが、このうちペルオクソニ硫酸ア
ンモニウムと亜硫酸水素ナトリウムの組み合わせが最も
好ましい。このようにして、比較的低温で、開始剤の添
加量レベルを低く抑えることにより、重合速度を制御し
高重合度で安定した高分子分散液を製造することができ
る。このようにして製造したアニオン性水溶性高分子の
分子量は、通常５００万以上であり、条件を選択するこ
とにより、５００万〜１５００万のものが生成し、土壌
改良剤として十分使用に耐えるものである。

【００１４】使用するアニオン性単量体としては、メタ
クリル酸やアクリル酸である。さらにこの高分子分散液
からなるアニオン性水溶性高分子は、他の非イオン性の
単量体との共重合体でも良い。例えば（メタ）アクリル
アミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニ
ル、アクリロニトリル、アクリル酸メチル、（メタ）ア
クリル酸２−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルア
ミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミ
ド、Ｎ−ビニルアセトアミドなどがあげられ、これら一
種または二種以上との共重合が可能である。最も好まし
い組み合わせとしては、アクリル酸とアクリルアミドで
ある。高分子分散液を構成する高分子中の（メタ）アク
リル酸のモル比としては、５〜１００モル％であるが、
１０〜１００モル％がより好ましい。

【００１５】分散剤は、カチオン性あるいはアニオン性
高分子のいずれでも使用可能である。カチオン性高分子
としては、カチオン性単量体である（メタ）アクリロイ
ルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物、ジメチ
ルジアリルアンモニウム塩化物などが使用可能だが、こ
れらカチオン性単量体と非イオン性単量体との共重合体
も使用可能である。非イオン性単量体の例としては、ア
クリルアミド、Ｎ−ビニルホルムアミド、、Ｎ−ビニル
アセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルアクリルアミド、アクリロニトリル、ジアセトンアク
リルアミド、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレ−
トのなどであるが、アクリルアミドとの共重合体が好ま
しい。

【００１６】さらにまた、アクリルアミド２−メチルプ
ロパンスルホン酸（塩）やスチレンスルホン酸（塩）な
どのアニオン性単量体の（共）重合体も使用可能であ
る。これらアニオン性単量体とカルボキシル基含有単量
体、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸など
との共重合体も使用可能である。さらに非イオン性の単
量体であるアクリルアミド、Ｎ−ビニルホルムアミ
ド、、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリド
ン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリ
ル、ジアセトンアクリルアミド、２−ヒドロキシエチル
（メタ）アクリレ−トのなどとの共重合体も使用可能で
あるが、最も好ましい組み合わせは、（メタ）アクリル
酸とアクリルアミド２−メチルプロパンスルホン酸であ
る。

【００１７】単量体に対する分散剤の添加量としては、
単量対当たり１重量％〜１０重量％である。１重量％未
満では、分散剤としての効果が十分に発現せず、１０重
量％以上では不経済であり、また分散剤が過度に高分子
分散液に混入しくるためすでに本発明の用途には適さな
くなる。従って、好ましくは１重量％〜６重量％であ
り、特に好ましくは１．５重量％〜５重量％である。

【００１８】使用する塩類としては、ナトリウムやカリ
ウムのようなアルカリ金属イオンやアンモニウムイオン
とハロゲン化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン
酸イオンなどとの塩であるが、多価陰イオンとの塩がよ
り好ましい。これら塩類の塩濃度としては、７重量％〜
飽和濃度まで使用できる。

【００１９】本発明で使用する分散重合法により製造さ
れた分散液からなるアニオン性水溶性高分子は、水溶液
重合法、油中水型エマルジョン重合法、油中水型分散重
合法により製造されたアニオン性高分子に較べ、水に溶
解した場合の見かけ粘度が非常に低い。たとえば、アク
リル酸ナトリウムとアクリルアミドを３０／７０のモル
比で含有する共重合体の場合、分子量約１２００万で
０．２重量％の水溶液の粘度は、水溶液重合法、油中水
型エマルジョン重合法、油中水型分散重合法による重合
物では、４００〜８００ｍＰａ・ｓであるのに対し、本
発明で使用する分散重合法により製造された分散液から
なるアニオン性水溶性高分子は、２０〜１００ｍＰａ・
ｓである。これは重合時共存させる無機塩類の影響もあ
る。また、重合時使用する単量体の酸のうち１０〜２０
モル％を中和するのみであることも一因である。しかし
これらの影響を差し引いても、これだけでは説明できな
い。この現象は、塩水溶液中で生成した高分子を析出さ
せながら重合していることも原因していると推定される
が、詳細な機構は未解明である。そのため、見かけ粘度
が低いということは、水を混合し希釈溶液とした場合で
も耕地などへの散布時、取り扱いが良く、散布状態も良
好であり、さらに土壌中に分散が良く、また土壌中での
拡散が良いことを意味する。

【００２０】本発明の土壌改良剤は、従来の土壌改良剤
と同様な操作で耕地や法面に散布することができる。し
かし、原液および水希釈液の粘度も非常に低いので原液
でも、あるいは水希釈液でもどちらで散布しても良い。
実際の使用方法としては、多くのバリエ−ションが考え
られるものと推定される。例えば、肥料成分を含有させ
土壌の団粒化と同時に施肥も行うことが可能である。ま
た、法面吹き付け用の植物育成基盤に添加すれば、法面
緑化の大きな助けとなる。また、土壌に対する添加量と
しては、高分子固形分換算で土壌当たり、０．００５〜
０．１重量％が目安となる。添加方法としては、原液の
まま散布することも可能だが、特に均一に散布したい場
合は、水で１０倍〜２００倍に希釈後散布する。

【００２１】

【実施例】以下本発明を実施例及び比較例により具体的
に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定され
るものではない。

【００２２】（合成例１）攪拌機、還流冷却管、温度計
および窒素導入管を備えた４つ口５００ｍｌセパラブル
フラスコに脱イオン水：１０７．７ｇ、硫酸アンモニウ
ム２６．８ｇ、硫酸ナトリウム１７．９ｇ、６０％アク
リル酸：３２．７ｇ、５０％アクリルアミド：９０．３
ｇを加え、３０重量％の水酸化ナトリウム５．８ｇによ
りアクリル酸の１６モル％を中和した。また１５重量％
のメタクリル酸／アクリルアミド２-メチルプロパンス
ルホン酸＝３／７（モル比、酸の９０モル％を中和）共
重合体水溶液（溶液粘度４２、６００ｍＰａ・ｓ）１
８．９ｇを添加した。その後、攪拌しながら窒素導入管
より窒素を導入し溶存酸素の除去を行う。この間恒温水
槽により３０℃に内部温度を調整する。窒素導入３０分
後、０．１重量％のペルオキソニ硫酸アンモニウム及び
亜硫酸水素アンモニウムの０．１重量％水溶液をそれぞ
れこの順で０．６ｇ添加し重合を開始させた。重合開始
後３時間たったところで前記開始剤をそれぞれ同量追加
し、さらに６時間後にそれぞれ３．０ｇ追加し１５時間
で反応を終了した。この試作品を試作−１とする。この
試作−１のアクリル酸とアクリルアミドのモル比は３
０：７０であり、高分子濃度は２０重量％、粘度は２０
０ｍＰａ・ｓであった。なお、顕微鏡観察の結果、５〜
３５μｍの粒子であることが判明した。また、静的光散
乱法による分子量測定機（大塚電子製ＤＬＳ−７００
０）によって重量平均分子量を測定した。結果を表１に
示す

【００２３】（合成例２）高分子分散剤をアクリロイル
オキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物ホモ重合体
（２０重量％粘度８３００ｍＰａ・ｓ、２５℃）に代え
た他は、合成例１と同様にアクリル酸とアクリルアミド
のモル比１０：９０の試作−２を合成した。この試作品
の粘度は２５０ｍＰａ・ｓであった。なお、顕微鏡観察
の結果、１０〜３０μｍの粒子であることが判明した。
また、合成例−１と同様に分子量を測定した。結果を表
１に示す。

【００２４】（合成例３）合成例１と同様にアクリル酸
とアクリルアミドのモル比５０：５０の試作−３を合成
した。この試作品の粘度は１８５ｍＰａ・ｓであった。
なお、顕微鏡観察の結果、５〜２０μｍの粒子であるこ
とが判明した。また、合成例−１と同様に分子量を測定
した。結果を表１に示す。

【００２５】（合成例４）合成例１と同様にアクリル酸
とアクリルアミドのモル比７０：３０の試作−４を合成
した。この試作品の粘度は１３０ｍＰａ・ｓであった。
なお、顕微鏡観察の結果、５〜２０μｍの粒子であるこ
とが判明した。また、合成例−１と同様に分子量を測定
した。結果を表１に示す。

【００２６】

【実施例１〜４】本発明の土壌改良剤分散液、試作１〜
４を用い土壌団粒化試験を行った。分散液１Ｋｇを水１
００Ｋｇに溶解した溶液を、粘土２０重量％、シルト４
０重量％、微砂４０重量％からなる組成の畑土５００Ｋ
ｇに散布し混合造粒した。１カ月経過後、この造粒土を
ふるって粒径１ｍｍ以上の粒子の割合を造粒率で表わし
た。結果を表２に示す。

【００２７】

【比較例１〜３】実施例１〜４と同様に土壌団粒化試験
を行った。この場合は、土壌改良剤を添加しない場合、
また表１の比較品、アニオン性水溶性高分子の水溶液タ
イプ（比較−１）、油中水型エマルジョンタイプ（比較
−２）についても同様な操作を行い造粒率を測定した。
結果を表２に示す。

【００２８】表２をみてわかるように、本発明の試作１
〜４はいずれも良好な造粒率を示しているのに対し、水
溶液タイプの比較−１は土壌への分散性が悪く溶液の塊
が残存し、造粒率もやや低い。また、エマルジョンタイ
プ比較−２も土壌へ分散していく間に溶解が始まり粘性
が上がり、土壌への凝集作用がやや低下するためか造粒
率が低い。

【００２９】

【実施例５〜８】本発明の土壌改良剤分散液、試作１〜
４を高分子濃度１重量％となるよう水に溶解した水溶液
を粘土質山土９４容量部、バ−ク堆肥６容量部、水４０
容量部からなる高分子含有分散液を高分子添加量１００
ｐｐｍとなるよう混合し法面に吹き付けた。吹き付け土
を採取し、２５℃、相対湿度６５％の恒温恒湿室に放置
し、その重量の変化を追跡した結果を表３に示す。

【００３０】

【比較例４〜６】実施例１〜４と同様に土壌団粒化試験
を行った。この場合は、土壌改良剤を添加しないで試験
を行った場合、また表１の比較品、アニオン性水溶性高
分子の水溶液タイプ（比較−１）、油中水型エマルジョ
ンタイプ（比較−２）についても同様な操作を行い造粒
率を測定した。結果を表３に示す。

【００３１】表３をみてわかるように、本発明の土壌改
良剤を添加した吹き付け土は一定期間保水性が維持され
ることがわかる。

【００３２】

【実施例９〜１２】粘土１０重量％、シルト４０重量％
及び微砂５０重量％からなる組成の土３００Ｋｇに化成
肥料とともに水７５Ｋｇを加えパン型コンクリ−トミキ
サ−により混練し壁土状に均一に混合した。この含水土
に４００ｇを添加し、混練することにより造粒した。こ
の造粒土をロ−タリ−乾燥キルンで乾燥したものを篩っ
て粒径１ｍｍ以上のものの割合を造粒率で表わした。結
果を表４に示す。

【００３３】

【比較例７〜９】実施例５〜８と同様に試験を行った。
この場合は、土壌改良剤を添加しないで試験を行った場
合、また表１の比較品、アニオン性水溶性高分子の水溶
液タイプ（比較−１）、油中水型エマルジョンタイプ
（比較−２）についても同様な操作を行い造粒率を測定
した。結果を表３に示す。

【００３４】表４をみてわかるように、本発明の試作１
〜４はいずれも良好な造粒率を示しているのに対し、水
溶液タイプの比較−１は土壌への分散性が悪く溶液の塊
が残存し、造粒率もやや低い。また、エマルジョンタイ
プ比較−２も土壌へ分散していく間に溶解が始まり粘性
が上がり、土壌への凝集作用がやや低下するためか造粒
率が低い。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン性高分子分散剤を共存させたアニ
   オン性水溶性高分子の水系媒体中分散液からなる土壌改
   良剤。
2. 【請求項２】 アニオン性水溶性高分子が（メタ）アク
   リル酸を含有する単量体の共重合物であることを特徴と
   する請求項１に記載の土壌改良剤。
3. 【請求項３】 アニオン性水溶性高分子が（メタ）アク
   リル酸５〜１００モル％とアクリルアミド０〜９５モル
   ％との単量体混合物をイオン性高分子分散剤共存下の塩
   水溶液中で分散重合させた高分子分散液からなることを
   特徴とする請求項１あるいは２に記載の土壌改良剤。
4. 【請求項４】 イオン性高分子分散剤がカチオン性であ
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の土
   壌改良剤。
5. 【請求項５】 イオン性高分子分散剤がアニオン性であ
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の土
   壌改良剤。
6. 【請求項６】 イオン性高分子分散剤のイオン当量が
   １．５〜１５ｍｅｑ／ｇであることを特徴とする請求項
   １〜５に記載の土壌改良剤。
7. 【請求項７】 肥料成分を含有することを特徴とする請
   求項１〜６に記載の土壌改良剤。
8. 【請求項８】 耕地に散布することを特徴とする請求項
   １〜６に記載の土壌改良方法。
9. 【請求項９】 法面吹き付け用の植物育成基盤に添加す
   ることを特徴とする請求項１〜６に記載の土壌改良方
   法。